Сотрудники Института океанологии РАН совместно с коллегами из МГУ имени М. В. Ломоносова (Москва) и Института экологических наук в Гренобле создали уникальный трехмерный массив данных о состоянии атмосферы в Северной Атлантике за последние 40 лет с использованием численного моделирования. Модель, на основе которой был создан этот массив, находится в открытом доступе и позволяет с высоким разрешением воспроизвести около 200 основных параметров атмосферы, что дает возможность наблюдать экстремальные атмосферные явления, такие как грозы и тайфуны, и оценить их влияние на глобальный климат Земли. Исследования были поддержаны грантами Российского научного фонда (РНФ). Статья с полученными результатами недавно опубликована в Journal of Applied Meteorology and Climatology, кратко о них рассказывает пресс-служба РНФ.

«Трехмерный массив отвечает целому спектру исследовательских требований метеорологов, климатологов и океанологов, работающих как в исследовательской, так и в оперативной областях. Созданная модель служит уникальным источником данных для моделей циркуляции океана в силу своего высокого пространственного разрешения. Это позволит более точно воспроизводить динамику океана как в масштабах глобального изменения климата, так и для предсказания погоды», — пояснила руководительница проекта по гранту РНФ Наталья Тилинина, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН.

Последние два десятилетия предсказывать погоду, изучать климат и его изменения, всё точнее описывать строение атмосферы и происходящие в ней процессы ученым помогает численное моделирование. Глобальные модели общей циркуляции атмосферы и океана покрывают всю планету «сетью», в каждом узле которой известны параметры — давление, температура, влажность воздуха, скорость ветра и другие. Они позволяют изучать процессы, происходившие в XX веке, и прогнозировать климатические изменения в XXI. Но эти модели обладают недостаточной точностью для того, чтобы явно воспроизводить мезомасштабные (в пределах 10–100 километров) и мелкомасштабные атмосферные явления. Чтобы уточнить эти результаты, ученые строят региональные модели, охватывающие отдельные области. При этом в качестве условий на границах используют данные глобального моделирования, а вычисления с повышенным пространственным разрешением позволяют учесть больше параметров. Например, рельеф местности, характеристики почвы и растительности или течения в океанах, которые влияют на нижние слои атмосферы.

Ученые Института океанологии РАН реконструировали циркуляцию атмосферы над Северной Атлантикой за последние 40 лет и создали уникальную трехмерную конфигурацию модели, получившую название Russian Academy of Sciences North Atlantic Atmospheric Downscaling (RAS-NAAD). Для построения модели исследователи использовали базу данных атмосферных реанализов — объединенных наблюдений за атмосферой, собранных со спутников, самолетов, наземных и водных метеостанций всего мира. Реконструкция охватывает область над океаном от 10° северной широты (на этой параллели находится, например, граница Сьерра-Леоне и Гвинеи) до 80° северной широты (значительно выше полярного круга).

Модель имеет пространственное разрешение 14 км и позволяет реалистично воспроизвести мезомасштабную динамику атмосферы и опасные атмосферные явления, такие как грозы и тайфуны. Она охватывает атмосферу от поверхности до примерно 20 км над землей и разделена на 50 уровней по вертикали (относительно давления в сухой атмосфере), где толщина приповерхностных слоев составляет 10–20 метров, а с высотой увеличивается до 500 метров.

Граница вычислительной области разработанной модели. Источник: Наталья Тилинина

Полный архив NAAD занимает 150 ТБ и через некоторое время будет выложен в свободный доступ для исследователей в виде отдельных годовых файлов. Данные позволяют анализировать около 200 параметров поверхности и свободной атмосферы — давление, температуру, влажность воздуха, электрические показатели и другие — каждые 3 часа за период с 1979 по 2018 год.

Принято считать, что экстремальные атмосферные явления — сильные штормы, грозы, боры (холодные местные ветры) — не влияют на глобальный климат. Однако до сих пор они не учитывались, поскольку их «не видно» в результатах климатических моделей из-за их грубого разрешения, и, по сути, их влияние никогда не изучалось. Кроме того, глобальные модели не позволяют точно воспроизводить взаимодействие океана и атмосферы, которое, по данным наблюдений, имеет существенное влияние как на локальную погоду, так и на континентальную. Ученые поставили перед собой задачу определить, насколько сильно изменятся оценки прогноза климата будущего, если учитывать все эти явления.

«Неизвестно, насколько мы можем судить об изменениях климата, если не учитываем целый пласт явлений. Более того, климат меняется, и те явления, которые раньше были редкими, теперь встречаются чаще — например, увеличивается количество гроз, и оценить влияние этого процесса на климат можно только с применением высокоточных моделей, — поясняет автор статьи Александр Гавриков, кандидат физико-математических наук. — Мы хотели как можно более точно восстановить состояние атмосферы за последние 40 лет. Ретроспективные модели хороши тем, что позволяют "реконструировать" и "спрогнозировать" явление и сравнить расчеты с данными реальных наблюдений».

Реконструкция создана с использованием региональной негидростатической модели WRF-ARW 3.8.1 — наиболее современной высокоточной модели, находящейся в открытом доступе. Благодаря возможности изменять ее параметры ученые смогли учесть процессы, которые характерны для региона Северной Атлантики. Этот регион считается «кухней погоды» для всего Северного полушария, а процессы, происходящие на границе океана и атмосферы, влияют в том числе на климат над континентами. Однако в будущем ученые планируют «расширять географию» своей модели и сделать мезомасштабные явления возможными для изучения во всем мире.

Ссылка: https://polit.ru/news/2020/05/28/ps_rnf/

Шестичасовые прогнозы погоды использовались для подтверждения оценок изменения климата через сотни лет. Такие тесты имеют большой потенциал - но только в том случае, если системы прогнозирования погоды и прогнозирования климата будут объединены.

Насколько чувствителен климат к атмосферным уровням содержания углекислого газа? Для удвоения концентрации CO2 по сравнению с доиндустриальными уровнями некоторые модели предсказывают тревожное долгосрочное потепление более чем на 5°C. Но правдоподобны ли эти оценки? В журнале Journal of Advances in Modeling Earth Systems Уильямс и др. (Williams et al.) проверили некоторые изменения, внесённые в одну из таких моделей, оценивая её точность для очень краткосрочных прогнозов погоды. Результаты не обнадёживают - они поддерживают оценки.

Мало кто сомневается, по крайней мере, среди специалистов, что изменение климата является одной из самых серьёзных проблем, стоящих перед людьми в ближайшие десятилетия. Тем не менее, степень, в которой неконтролируемое изменение климата окажется катастрофическим, зависит от плохо изученных процессов. Возможно, наиболее важные из них касаются того, как гидрологический цикл Земли, включающий испарение, конденсацию и циркуляцию воды, будет реагировать на разогрев нашей планеты.

Одна из ключевых проблем - как облака приспосабливаются к потеплению. Если облачный покров нижнего яруса увеличивается, а верхнего яруса уменьшается, то облака компенсируют разогревающий эффект от повышенных концентраций CO2 в атмосфере и тем самым действуют в качестве отрицательной обратной связи или демпфера в отношении изменения климата, «покупая» нам некоторую передышку. Напротив, если существует положительная обратная связь с облаками - то есть, если с потеплением облачность нижнего яруса уменьшается, а верхнего яруса увеличивается - тогда, если не рассматривать вариант быстрого и полного прекращения использования ископаемого топлива, мы можем идти к катастрофе.

Так что же происходило с облаками при постепенном усилении глобального потепления? Тенденции эволюции глобального облачного покрова можно оценить только по космическим наблюдениям. Однако наборы данных, полученные с ряда спутников за несколько десятилетий, страдают от ложных артефактов, связанных с изменениями орбиты спутника, калибровкой приборов и другими факторами. Эти артефакты особенно велики при оценке глобально усредненного облачного покрова, что в настоящее время препятствует любой надёжной оценке трендов в том или ином направлении.

Вместо данных наблюдений целесообразно обратиться к оценкам, сделанным с помощью моделей климатической системы. Но существует проблема. Облака слишком малы, чтобы их можно было представить с использованием законов физики в современных моделях климата. Вместо этого они представлены относительно грубыми, вычислительно дешёвыми объёмными формулами, известными как параметризация. Они действительно описывают некоторые базовые идеи физики облаков - например, зависимость формирования и развития облачности от температуры окружающей среды, влажности и вертикальной скорости воздуха - но они далеки от изначальных оценок. Следовательно, роль облаков в изменении климата является решающей, но неопределённой.

В последние месяцы проблема обратной облачной связи была сфокусирована на результатах, полученных в ансамбле, состоящем из десятков моделей изменения климата (CMIP6; см. Go.nature.com/3garyzc). Прогнозы будущего климата на базе этих оценок включены в Шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), который должен быть представлен в следующем году.

Некоторые из моделей последнего поколения в CMIP6 теперь показывают чувствительность к климату, превышающую 5°C. Здесь чувствительность климата соответствует уровню глобального потепления после удвоения концентрации CO2 по сравнению с доиндустриальными уровнями - равновесию, для установления которого может потребоваться несколько сот лет. Эти значения чувствительности находятся за пределами диапазона значений, полученных ансамблем моделей CMIP5, который был включен в предыдущий Отчёт МГЭИК 2013 года. По-видимому, они возникли в основном из-за изменений в представлении облачной микрофизики, особенно при параметризации переохлажденной жидкой воды. Облачная микрофизика описывает свойства (такие как размер и относительная концентрация) капель воды и льда в облаке. От таких крошечных деталей может зависеть наше будущее.

Итак, вопрос заключается в следующем. Должны ли мы верить этим новым оценкам чувствительности климата, или они в конечном итоге будут возвращены к более ранним значениям CMIP5 по мере того, как модели будут проходить очередной раунд пересмотров?

Несколько лет назад метеоролог Марк Родвелл (Mark Rodwell) и автор этой статьи предложили метод оценки прогнозов чувствительности климата, основанный на очень краткосрочных (6-часовых) прогнозах погоды. Были получены потрясающие результаты, свидетельствующие о том, что потепление может достигать 11°C при удвоении уровня CO2. Эти высокие оценки возникли в климатических моделях, в которых конкретный параметр облачной системы, известный как конвективный унос, был установлен на необычно малые значения, которые нельзя было легко исключить, изучая точность моделирования моделей в климате. Показав, что ошибки 6-часовых прогнозов погоды значительно ухудшились при использовании модели с этими уменьшенными значениями конвективного вовлечения, авторы смогли поставить под сомнение достоверность этих исключительно больших оценок чувствительности климата.

Авторы обнаружили, что если бы была запущена современная система численного прогнозирования погоды с низким параметром конвективного вовлечения, она дала бы гораздо менее точные 6-часовые прогнозы, чем когда в модель прогноза были включены более типичные значения. Вызывает облегчение то, что низкие значения параметра, используемого в климатических моделях, были нереалистичными, и, таким образом, можно сбрасывать со счетов тревожные оценки чувствительности в 11°C.

Уильямс и др. теперь подвергли климатическую модель CMIP6 Met Office тому же 6-часовому тесту с прогнозом погоды. Авторы решили протестировать эту модель, потому что она была одной из тех, которые дали относительно большую чувствительность к климату, около 5,5°C. Модель имеет пересмотренную схему облачной микрофизики, как упомянуто выше, в которой больше капель переохлажденной воды и меньше ледяных капель.

Авторы обнаружили, что ошибки 6-часового прогноза были меньше для пересмотренной модели, чем для версии модели без ревизии облачной микрофизики. Следовательно, их результаты являются одними из лучших современных доказательств того, что чувствительность климата действительно может составлять 5°C или выше.

Короче говоря, эти результаты, опубликованные в специальном журнале и, вероятно, прочитанные немногими лицами, определяющими политику в области климата, несут далеко идущий сигнал: мы не можем позволить себе быть удовлетворёнными. Кажется, что приспособление облаков к изменению климата не даст нам передышки. Вместо этого необходимо удвоить усилия по сокращению выбросов.

Существует серьёзное предостережение в отношении общего применения этой техники. Такой тест имеет смысл только в том случае, когда модель, используемая для краткосрочного прогноза, совпадает с моделью, используемой для прогнозирования климата. Погодно-климатические модели Met Office достаточно схожи (их модель часто называют «Единой моделью»), но погодные модели в целом плохо соответствуют климатическим моделям.

Кроме того, точный 6-часовой прогноз погоды возможен только в том случае, если можно получить точные начальные условия для модели из наблюдений - процесс, известный как усвоение данных. Это сложная и требующая больших вычислительных ресурсов задача оптимизации, и большинство климатических институтов не имеют возможности ассимиляции данных. Также для точного усвоения данных требуется увеличить пространственное и временное разрешение климатических моделей, чтобы они были сопоставимы с теми, которые используются для современного прогнозирования погоды. И наоборот, параметризация в моделях прогноза погоды должна быть такой же сложной и всеобъемлющей, как и в соответствующих моделях климата; немногие центры прогнозирования погоды имеют ресурсы для этого.

Таким образом, с целью уменьшения неопределённости в оценках критических обратных облачных связей, климатические институты и центры прогнозирования погоды должны работать вместе, чтобы гарантировать максимально достижимое качество их модельных систем. Моделирование погоды и климата должно быть рационализировано во всем мире, и человеческие и вычислительные ресурсы должны быть объединены для создания унифицированных моделей погоды и климата с высоким разрешением.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/d41586-020-01484-5

Оценки влияния изменяющегося климата на отдельные снежные бури были неопределёнными, отчасти из-за использования грубых моделей. В настоящее время исследования на основе более подробного моделирования обнаруживают все меньше и меньше снежных бурь в результате потепления, а также уменьшение числа и масштабов экстремальных снегопадов.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-020-0788-y

Этот год обещает стать одним из самых тёплых за всю историю - если не самым тёплым. Это особенно примечательно, поскольку в 2020 году, вероятно, будут наблюдаться нейтральные условия Эль-Ниньо/Ла-Нинья, которые будут играть незначительную роль в повышении годовых температур.

Первые три месяца 2020 года были вторыми среди самых тёплых за всю историю наблюдений, после 2016 года, прошедшего в условиях супер-Эль-Ниньо. Последние 12 месяцев также были почти близки к самому тёплому из 12-месячных периодов за всю историю наблюдений. Почти рекордные температуры поверхности моря привели к обширному обесцвечиванию кораллов в течение лета в южном полушарии.

Глобальные температуры в настоящее время находятся на уровне или выше уровня, прогнозируемого комплексом моделей климата, представленных в пятом докладе об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) 2013 года (AR5).

Глобальный уровень моря продолжает расти в 2020 году. Это обусловлено таянием ледников и ледниковых покровов, а также тепловым расширением воды при её нагревании. Арктический морской лёд в настоящее время находится на нижней границе своего исторического диапазона, в 2019 году был зафиксирован второй среди самых низких минимальных уровней арктического морского льда, в то время как морской лёд Антарктики ближе к нормальным уровням для этого времени года.

Второе самое тёплое начало года

Глобальные температуры поверхности регистрируются рядом различных международных групп, в том числе NASA, NOAA, Met Office Hadley Center/UEA, Berkeley Earth и Cowtan and Way. Copernicus/ECMWF также производит оценку температуры поверхности на основе комбинации измерений и модельных результатов - подход, известный как «реанализ».

На приведённой ниже диаграмме сравниваются годовые глобальные температуры поверхности по данным этих различных групп с 1970 г. - или 1979 г. в случае с Copernicus/ECMWF. Цветные линии показывают температуру для каждого года, а точки с правой стороны - текущую оценку за период с января по март 2020 года. Значения даны относительно общего базового периода - средней температуры 1981-2010 гг. для каждой серии. Записи температуры поверхности показали, что с 1970 года потепление составило около 0,9°C, а его скорость - около 0,18°C за десятилетие.

Значения за текущий год показаны только для NASA, NOAA и Copernicus, поскольку данные за март пока не доступны для других групп. Значения за текущий год на этом графике будут обновлены, когда эти данные станут доступны.

Среднегодовые среднеглобальные температуры поверхности по данным NASA GISTEMP, NOAA GlobalTemp, Hadley/UEA HadCRUT4, Berkeley Earth, Cowtan and Way и Copernicus/ECMW (линии), а также температуры до 2020 года (январь-март, цветные точки). Аномалии, нанесённые на график - относительно базовых 1981-2010 гг. График Carbon Brief с использованием Highcharts.

Температура в первые три месяца 2020 года была удивительно высокой. Если такая ситуация сохранится до конца года, то 2020 год станет самым тёплым годом в истории за период инструментальных наблюдений. Тем не менее, вполне вероятно, что глобальные температуры не будут такими же высокими до конца года - отчасти потому, что глобальные температуры в период с октября по март более изменчивы, чем в остальную часть года, в связи с тем, что события Эль-Ниньо имеют тенденцию достигать максимума зимой.

На рисунке ниже показано, как текущие температуры сравниваются с предыдущими годами в наборе данных NASA. Приводится температура с начала года до текущего момента для каждого месяца года, с января до полного среднегодового значения.

 

Ежегодные температуры за каждый месяц с 2012 по 2020 гг. из NASA GISTEMP. Аномалии, нанесённые на график - относительно базовых 1981-2010 гг. График Carbon Brief с использованием Highcharts.

Несмотря на необычно высокие температуры в течение первых трёх месяцев, 2020 год всё ещё отстаёт от 2016 года по температурам с начала года до текущего момента (Q1). Зимние месяцы были особенно тёплыми в 2016 году - на 0,89°C выше среднего показателя 1981–2010 гг. в наборе данных NASA GISTEMP. (Летние аномалии температуры в 2016 году были заметно меньшими, в результате чего среднегодовая аномалия температуры составила 0,60°С.) Для сравнения, в первые три месяца 2020 года аномалия температуры равнялась 0,78°С, что позволило ей прочно занять второе место.

Однако начало 2016 года было существенным влияние Эль-Ниньо, тогда как в конце 2019-ого и начале 2020-ого годов в Тихом океане наблюдалась нейтральная температура поверхности моря.

События Эль-Ниньо и Ла-Нинья, которые в совокупности называют Южным колебанием Эль-Ниньо, или ENSO, являются основной движущей силой межгодовых изменений долгосрочной тенденции к потеплению поверхности. События ENSO характеризуются колебаниями температуры на границе между океаном и атмосферой в тропической части Тихого океана, помогающими сделать некоторые годы теплее, а некоторые прохладнее.

Большинство прогнозов для Эль-Ниньо/Ла-Нинья предполагают, что нейтральные условия сохранятся до конца 2020 года, при этом температура поверхности моря в тропической части Тихого океана находится в пределах от -0,5°С … 0,5°С по сравнению с её недавним средним значением.

В этом можно убедиться на рисунке ниже, где показан ряд модельных прогнозов ENSO, подготовленных различными научными группами, причем средние значения для каждого типа моделей показаны жирными красными, синими и зелеными линиями. Положительные значения выше 0,5C отражают условия Эль-Ниньо, а отрицательные значения ниже -0,5°С - условия Ла-Нинья.

 

Модельные прогнозы Эль-Ниньо южного колебания (ENSO) для трёхмесячных периодов в регионе Niño3.4 (февраль, март, апрель - FMA - и т. д.), взятые из прогноза IRI/CPC ENSO.

Климатические модели и наблюдения

Климатические модели предоставляют основанные на физике оценки будущего потепления с учётом различных предположений о будущих выбросах, концентрации парниковых газов и других влияющих на климат факторов.

Модельные оценки температур до 2005 года являются «ходом назад» с использованием известных прошлых климатических воздействий, в то время как температуры после 2005 года, являются «прогнозом», основанным на оценке того, как всё может измениться.

На приведённом ниже рисунке показан диапазон прогнозов для отдельных моделей, представленных в AR5 МГЭИК (CMIP5), в период между 1970 и 2020 гг. с серой штриховкой и средним прогнозом по всем моделям, показанным чёрным. Отдельные наблюдения температуры представлены цветными линиями.

Среднегодовые среднеглобальные температуры поверхности за 12 месяцев по моделям CMIP5 и наблюдениям за период 1970 - 2020 гг. Модели используют воздействия сценария RCP4.5 после 2005 года. Они включают температуры поверхности моря над океанами и температуры приземного воздуха над сушей, чтобы соответствовать измерениям, полученным в результате наблюдений. Аномалии, нанесённые на график - относительно базовых 1981-2010 гг. График Carbon Brief с использованием Highcharts.

В то время как рост глобальной температуры был немного ниже темпов потепления, прогнозируемых климатическими моделями в период 2005 - 2014 гг., в последние годы он оказался довольно близким к среднему показателю. В первую очередь это относится к глобально полным данным о температуре, таким как данные NASA, Berkeley Earth и Copernicus, включающие оценки температуры для всего арктического региона.

Температуры были выше, чем в среднем по мультимодельным оценкам во время супер-Эль-Ниньо 2015–2016 гг., и немного ниже в период Ла-Нинья 2018 года. За последние два года температура снова поднялась, и в настоящее время она превышает мультимодельное среднее значение в большинстве наборов данных.

Примечательно, что температуры за предшествующий 12-месячный период (апрель 2019 г. - март 2020 г.) близки к периоду с августа 2015 г. по сентябрь 2016 г. и являются самыми высокими за всю историю 12-месячных наблюдений, особенно в наборе данных Copernicus/ECMWF.

Прогнозирование температуры 2020 года

Первые три месяца 2020 года могут дать некоторое представление о том, чего ожидать в течение всего года. Рассматривая взаимосвязь между первыми тремя месяцами и годовыми температурами для каждого года, начиная с 1950 года, Carbon Brief создала прогноз того, какой может быть окончательная средняя глобальная температура за 2020 год. Анализ также оценивает большую неопределённость в результатах 2020 года, учитывая, что температуры доступны только за три месяца.

На рисунке ниже показаны результаты анализа Carbon Brief с использованием набора данных NASA GISTEMP. Жёлтая точка показывает среднюю температуру 2020 года за первые три месяца, в то время как красный квадрат – её наиболее вероятную годовую оценку за 2020 год. Столбики ошибок, окружающие его, указывают на 95-процентный доверительный интервал, а именно, 95-процентную вероятность того, что среднеглобальная температура 2020 года попадёт в этот диапазон.

 

Годовые глобальные аномалии средней температуры поверхности по данным NASA нанесены на график относительно исходного уровня 1981-2010 гг. На сегодняшний день значения 2020 года включают январь-март. Расчётное годовое значение за 2020 год основано на связи между температурами в январе-марте и годовыми температурами с 1950 года. Диаграмма Carbon Brief с использованием Highcharts.

В рамках этого анализа, полные годовые температуры в 2020 году, вероятно, будут значительно ниже, чем можно предположить по трёхмесячному периоду. На данный момент весьма вероятно, что 2020 год станет одним из четырёх самых тёплых за всю историю наблюдений, и есть реальный шанс, что он может побить рекорд 2016 года и стать самым тёплым годом. Большинство прогнозов, сделанных в начале 2020 года, таких как прогнозы NASA GISTEMP и UK Met Office, предполагают, что год станет вторым наиболее тёплым после 2016 года.

Уровень моря продолжает расти

Современные уровни моря поднялись до нового максимума в конце 2019 и начале 2020 гг. из-за сочетания таяния ледяного покрова - ледников и ледяных щитов - и теплового расширения воды при её нагревании.

На рисунке ниже показано повышение глобального уровня моря с момента его первого измерения спутниками в начале 1990-х годов. Разноцветные линии обозначают данные разных спутников за прошедшие годы. Доступны также более ранние данные об уровне моря, полученные приливными датчиками, начиная с конца 19-ого века.

 

Глобальный средний уровень моря на основе спутниковых данных NOAA с января 1993 года по настоящее время. Добавлена поправка на глобальный средний изостатический отскок 0,3 мм/год. График Carbon Brief с использованием Highcharts.

Повышение уровня моря чувствительно к глобальным поверхностным температурам: в годы Эль-Ниньо, когда температура немного выше, как правило, происходит быстрее, чем в годы Ла-Нинья. Например, уровень моря быстро повышался с 2014 по 2016 год. Однако это относительно небольшие колебания вокруг постоянной долгосрочной тенденции. Общий уровень моря поднялся примерно на 90 мм с начала 1990-х годов и около 200 мм с 1900 года.

Данные об уровне моря корректируются с учетом ледяной изостатической корректировки - отскока Земли от ледяных щитов толщиной в несколько километров, покрывавших большую часть Северной Америки и Европы около 20 000 лет назад. Эта поправка является относительно небольшой, добавляя лишь около 0,3 мм/год к темпам повышения уровня моря, или около 10% от его текущей скорости.

Арктический морской лёд умеренно низкий

Морской лёд Арктики большей части начала 2020 года соответствовал нижней части исторического диапазона 1979-2010 гг., но его уровень был выше рекордных минимумов, наблюдавшихся в начале 2019 года. Морской лёд в Антарктике был близок к долгосрочному среднему значению за первые три месяца 2020 года. Надёжные данные о ледяном покрове доступны только с конца 1970-х годов, когда были запущены спутники, охватывающие наблюдениями полярные области.

На приведённом ниже рисунке показаны протяжённость морского льда в Арктике и Антарктике в 2020 году (сплошные красные и синие линии), исторический диапазон за период с 1979 по 2010 гг. (заштрихованные области) и рекордные минимумы (пунктирная черная линия). В отличие от глобальных температурных данных, данные по морскому льду собираются и обновляются на ежедневной основе, что позволяет просматривать протяжённость морского льда до настоящего времени.

Суточная протяжённость морского льда в Арктике и Антарктике от Национального центра данных по снегу и льду США. Жирные линии показывают ежедневные значения 2020 года, заштрихованная область указывает на два стандартных диапазона отклонения в исторических значениях между 1979 и 2010 годами. Пунктирные чёрные линии обозначают рекордные минимумы для каждого полюса. График Carbon Brief с использованием Highcharts.

Размер морского льда - только часть истории. В дополнение к уменьшающейся его протяжённости сохраняющийся морской лёд имеет тенденцию быть моложе и тоньше, чем лёд, прежде покрывавший регион. На приведённом ниже рисунке с использованием данных PIOMAS, показана толщина арктического морского льда за каждый год в период между 1979 и 2020 годами. Хотя объём морского льда в 2019 году был довольно низким, он скромно восстанавливался в начале 2020 года и всё ещё соответствует долгосрочной тенденции к снижению.

Аномалии объёма арктического морского льда с 1979 г. по март 2020 г. по данным PIOMAS.

Ссылка: https://www.carbonbrief.org/state-of-the-climate-first-quarter-of-2020-is-second-warmest-on-record?fbclid=IwAR0cU73jSVz2dnKTtfQQYSmpKqN20IpvShgd269Rp6tMmqh-oMuE3W4NtCM

Как изменился наш климат за последние десятилетия? Сможет ли человечество научиться бережному отношению к природе и как это сделать? О важных изменениях климата и роли мирового океана в этом процессе рассказал академик РАН, научный руководитель Института океанологии им.П.П.Ширшова РАН Роберт Искандерович НИГМАТУЛИН. Научный прогресс позволит решить климатические проблемы будущего, считает академик, но для этого нужны новые устройства, материалы и понимания — и, в конце концов, новая наука.

В истории нашей планеты, еще до появления людей, уже были и массовые вымирания живых организмов, и глобальные перепады температур. Сегодня огромное влияние оказывает еще и человеческая деятельность. Чем опасен для Земли антропогенный фактор?

Антропогенный фактор связан с тем, что мы стали сжигать очень много топлива, при этом выделяется углекислый газ, который является парниковым. В чем его эффект? Тепло, которое излучает сама Земля (из-за того, что она нагревается под лучами коротковолновых излучений Солнца), поглощается углекислым газом, поэтому наша атмосфера нагревается, причем значительно сильнее, чем это было раньше, когда такой концентрации углекислого газа не было. Раньше средняя столетняя концентрация была 230 молекул на миллион, а сейчас — 400, то есть довольно много. Средняя температура по поверхности Земли выросла примерно на градус. Само по себе это немного, но для биологических систем, коими являемся и мы, вполне ощутимо. Например, если t нашего тела 36,6 — это нормально, а если на градус больше — то мы уже считаемся больными. Такое повышение температуры Земли пугает, ведь это вызывает засухи, изменение осадков, увеличение количества бурь, ураганов и т.д.

Значительная часть углекислого газа растворена в водах океана: в 50 раз больше, чем в атмосфере. Поэтому океанский газообмен тоже очень волнует климатологов. Повышается температура воды, а вследствии этого — растворимость воды падает, и в атмосферу попадает большее количество углекислого газа. Кроме того, океан переносит тепло, и это нагревает атмосферу.

Океан играет важнейшую роль в формировании как климата, так и погоды. Больше всего нас интересуют изменения климата в ближайшие десятилетия. Если же смотреть в рамках цикла сто тысяч лет, то Земля должна находиться на стадии похолодания. Но это похолодание будет заметно только в масштабах тысячелетий.

Океан важен для нас и как транспорт, и как место базирования военно-морского флота, и как источник минеральных ресурсов, пищевых ресурсов. С какой стороны ни глянь — океан важен. Он занимает 72% поверхности Земли.

Из презентации Р.И.Нигматулина

Как можно минимизировать вред, нанесенный человеком? Если мы говорим о мировом океане или о планете в целом.

Нужно, в первую очередь, уменьшить сжигание топлива. Страны, которые вносят наибольший вклад в выделение улгекислого газа — это США, Китай. Россия излучает меньше углекислого газа, так как промышленность, работавшая раньше при советской власти, сейчас закрыта. США сжигают где-то 9-10 тонн условного нефтяного топлива на душу населения, мы — примерно три тонны, Европа — около четырех. Европа уже старается минимизировать вред и сжигать меньше топлива, но пока эти старания не привели к существенным изменениям.

Для того, чтобы сжигать меньше топлива, нужно развивать возобновляемую энергетику: солнечную, атомную, ветряную. Пока что такая энергетика обходится дороже, чем привычная углеводородная. Но всё равно, постепенно прогресс приведет к тому, что мы значительно сократим сжигание топлива. Думаю, лет через 20 начнется существенное уменьшение излучения углекислого газа.

Важны также и воспитательные меры. Нужно вводить некие нормативы, с детства учить людей бережно относиться к природе и ее ресурсам, которые, к сожалению, не бесконечны. Европа сегодня уже идет по этому пути, начиная воспитывать в своих гражданах правильное самосознание. В этом плане мы тоже должны стараться идти по следам Европы.

Насколько мы вообще можем исследовать океан? Некоторые ученые говорят, что на сегодняшний день океан менее изучен, чем ближний космос.

Это условное утверждение — что космос мы знаем лучше. В последнее время мир стал очень активно заниматься океаном. Суша у нас поделена между странами, океанский шельф практически тоже поделен, сейчас начинают делить даже открытые области океана. Как происходит такое деление? Вам выделяется участок и если вы за одно-два десятилетия его изучите как следует, опубликуете результаты своих трудов, покажете, что ваши работы, в том числе добыча того или иного ресурса, не наносят экологический ущерб, то вам могут отдать часть этого участка. Тот, кто занимается такими исследованиями, имеет право официально этот участок для своей экономической деятельности присвоить.

Изучением океана занимаются самые разные специалисты: есть геология океана, биология океана, гидрофизика, ресурсно-минеральная часть, химия и т.д. В нашем Институте океанологии им.П.П.Ширшова РАН ученые в комплексе этими вопросами занимаются.

Человек может бороться с самыми разными проблемами, которые ставит перед ним природа. Для этого он должен обладать умом, жить в стране, которой руководят грамотно, в стране с хорошей наукой и трудолюбивым народом.

Из презентации Р.И.Нигматулина

Были ли в нашей истории столь же стремительные климатические изменения, которые мы наблюдаем в течение последних десятков лет?

Климатические изменения вызывают опасения. Ведь в современной истории мы при таких изменениях не жили — у нас нет соответствующего опыта. Это испытание, вызов. Климатические изменения на нашей планете были и раньше. Можно вспомнить картины 500-летний давности, где в Голландии, например, люди катаются на коньках, а сейчас в Нидерландах гораздо теплее. Да, климатические изменения были, но не такие быстрые как сегодня, когда климат меняется в течение одного-двух поколений. Свой вклад конечно внес бурный рост промышленной революции, который, кстати, вызвал рост концентрации метана в атмосфере. В течение буквально двух-трех десятилетий мы наблюдаем интенсификацию потепления.

Прекратить это всё одномоментно не получится, люди будут продолжать жечь топливо, поэтому вся надежда на научно-технический прогресс, который позволит значительную части энергии переложить на возобновляемые источники. А для этого нужны новые устройства, новые материалы, новые понимания — то есть НОВАЯ НАУКА. А это тоже требует десятилетий. Но я уверен, что мы справимся.

Антропогенный фактор ответственен за приумножение метана и углекислого газа в нашей атмосфере. Наибольшую опасность представляет именно СО2, так как метан живет в атмосфере 7-8 лет, а потом разлагается под действием солнечных лучей, а углекислый газ, в отличие от метана, не разрушается.

Еще одна глобальная проблема — пластик. Можно ли ожидать появления каких-то способов уничтожить его? Например, большие надежды возлагаются сейчас на некоторые микробы, которые предположительно могут разлагать пластик.

Да, пластика много не только в океане, но и в реках, озерах. Например, мы наблюдаем горы пластика у берегов Байкала — русской жемчужины нашего отчества. Но я думаю, что эту проблему мы тоже преодолеем. Люди должны производить пластик, который разрушается под действием бактерий. Первое с чего стоит начать России — разобраться с пластиком на своей собственной территории: в реках, прудах, вокруг дорог и так далее. Недавние исследования говорят, что есть некий потенциальный микроорганизм, способный разрушать даже ныне существующий пластик. Время покажет, насколько перспективно это направление.

Пластик, который разрушается под действием природных факторов, уже есть. В нашей стране нужно сформировать культуру обращения с пластиковыми отходами. В Европе (особенно в Германии) и США такая культура уже есть. Нам важно не отставать.

Ссылка: https://scientificrussia.ru/news/akademik-nigmatulin-o-neobhodimosti-novoj-nauki-o-klimate

МОСКВА, 22 мая. /ТАСС/. Секретариат ООН по климату запускает русскоязычную версию своего сайта и каналов в социальных сетях.

Как указали ТАСС в секретариате в пятницу, запуск русскоязычной версии сайта Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК ООН) стал возможен благодаря добровольному финансовому взносу правительства России.

Замглавы МИД РФ Сергей Вершинин, которого цитирует пресс-служба секретариата, обратил внимание, что климатические изменения остаются одним из важнейших вызовов, стоящих перед современным человечеством, и Россия всегда "самым активным образом участвовала в деятельности международного сообщества на этом направлении".

"Сегодня, когда сайт РКИК "заговорил" на русском языке, появилась возможность не только поделиться итогами этой многолетней работы с десятками миллионов русскоговорящих пользователей по всему миру, но и привлекать на постоянной основе экспертов, журналистов, представителей общественных организаций, простых граждан, особенно молодежь, к усилиям в области климата", - подчеркнул он.

Информация на сайте Секретариата ООН по климату уже публикуется на английском, испанском и французском языках. Версии веб-сайта на всех доступных языках располагаются по адресу: http://unfccc.int/. На странице размещаются материалы по переговорному процессу Рамочной конвенции ООН об изменении климата, данные о мероприятиях и действиях по борьбе с изменением климата, документы секретариата, а также новости по проблематике изменения климата.

Рамочная конвенция ООН об изменении климата (РКИК ООН) охватывает 197 стран. В 1997 году в развитие положений РКИК ООН был принят Киотский протокол. В 2015 году на базе Конвенции было заключено Парижское соглашение. Его участники условились не допустить повышения средней температуры на планете к 2100 году более чем на 2 градуса Цельсия по сравнению с показателем доиндустриальной эпохи.

Ссылка: https://tass.ru/obschestvo/8538995

Тропические леса были одним из лучших способов защиты Земли от повышения содержания углекислого газа. Деревья забирают углерод из атмосферы по мере своего роста, и, по оценкам исследователей, несмотря на продолжающуюся вырубку лесов, накапливают столько углерода, сколько человечество выбросило за последние 25 лет, сжигая уголь, нефть и природный газ. Но учёные обеспокоены тем, что эта способность уменьшится и, в конечном счете, изменится в результате продолжающегося глобального потепления. Теперь исследователи сообщают, что некоторые тропические леса, если они останутся нетронутыми, продолжат удалять большое количество углерода даже при повышении глобальной температуры. Но только до определённого момента. Если потепление достигнет 2°C свыше доиндустриального уровня, огромные полосы тропических лесов мира станут настолько «горячими», что начнут терять больше углерода, чем накапливают.

Ссылка: https://science.sciencemag.org/content/368/6493/813

Научно-консультативная группа экспертов избрала председателя и заместителя председателя

Назначен новый главный научный эксперт Секретариата ВМО

Женева, 20 мая 2020 года — Научно-консультативная группа экспертов Всемирной метеорологической организации избрала нового председателя и заместителя председателя в целях укрепления взаимодействия с широким научным сообществом и оказания поддержки эволюции ее мандата в области погоды, климата, водных ресурсов и связанных с ними наук об окружающей среде и социальных наук. В рамках исторического процесса реформирования ВМО были созданы два новых научных органа. Научно-консультативная группа экспертов, в состав которой входят ведущие мировые ученые, служит в качестве крупного аналитического центра, предоставляющего стратегические руководящие указания на десятилетний период. Совет по исследованиям состоит из экспертов высокого уровня по вопросам исследований в области погоды, климата и воды, связанных с развитием обслуживания и инфраструктуры.

Жильбер Брюне

Опха Полин Дьюб

Председателем является Жильбер Брюне, главный научный эксперт и руководитель группы по науке и инновациям Австралийского бюро метеорологии. Опха Полин Дьюб, доцент кафедры наук об окружающей среде Университета Ботсваны, является заместителем председателя.

Научно-консультативная группа экспертов ВМО была создана в 2019 году в рамках масштабной реформы структур управления ВМО. Группа состоит из 15 выдающихся международных экспертов, и перед ней поставлена задача консультировать Конгресс и Исполнительный совет ВМО по вопросам, касающимся стратегий ВМО в области исследований и оптимальных направлений научной деятельности на ближайшие десятилетия.

«ВМО усиливает свою стратегическую приверженность комплексному и междисциплинарному научному подходу и углубляет сотрудничество между специалистами оперативной и научно-исследовательской деятельности, с тем чтобы противостоять вызовам и извлечь максимальную выгоду из возможностей нашего стремительно меняющегося мира», — заявил Генеральный секретарь ВМО Петтери Таалас.

«Работа Научно-консультативной группы экспертов и Совета по исследованиям укрепит глобальную репутацию и значимость ВМО в качестве центра международного сотрудничества в области погоды, климата, водных ресурсов и связанных с ними наук об окружающей среде и социальных наук в рамках системы Организации Объединенных Наций», — сказал профессор Таалас.

 

Профессор Таалас также назначил нового главного научного эксперта Секретариата ВМО. Юрг Лютербахер будет совмещать эту роль с должностью директора Отдела науки и инноваций ВМО. В течение последних десяти лет профессор Лютербахер занимал должность председателя группы по климатологии, динамике и изменению климата, а в течение последних двух лет он был заведующим кафедрой географии и членом Центра международного развития и исследований окружающей среды Гисенского университета имени Юстуса Либиха (Германия).

Новые назначения являются частью более широкой деятельности ВМО по реструктуризации, которая направлена на привлечение государственного, частного и научного секторов для поддержания развития концепции «наука-обслуживание», а также системного подхода к созданию широкого спектра метеорологического, климатического, гидрологического и океанического обслуживания, связанного с многими опасными явлениями.

Д-р Брюне поступил на работу в Бюро метеорологии в 2018 году в качестве главного научного эксперта и руководителя группы по науке и инновациям, возглавив команду из примерно 160 сотрудников, ответственных за исследования, концепцию «исследования — оперативная работа» и инновации в предпринимательстве. С 2006 по 2018 год он занимал должность директора Отдела метеорологических исследований (ОМИ) при Министерстве охраны окружающей среды Канады (МООСК). В течение этого периода Жильбер был временно (с 2012 по 2015 год) откомандирован в Метеорологическое бюро Соединенного Королевства на должность директора Отдела метеорологии.

С 2007 по 2014 год д-р Брюне был председателем Научного руководящего комитета Всемирной программы метеорологических исследований ВМО.

«Я внес вклад в ряд международных инициатив по стратегическому планированию в области науки о погоде и климате. На протяжении последних двадцати лет я придерживаюсь мнения о том, что развитие диалога и сотрудничества между климатологами, метеорологами и социологами, а также заинтересованными сторонами из политической, экономической и социальной областей — единственный способ реагирования на сегодняшние и будущие общественные приоритеты», — сказал д‑р Брюне.

«Изменение климата и растущая подверженность людей опасным погодным и экологическим явлениям приводят к тому, что спрос на бесперебойно функционирующие обслуживание и продукты, связанные с погодой, климатом и окружающей средой, растет и становится более многокомпонентным. ВМО стремится решить все более сложную задачу по предоставлению наилучшего возможного экологического обслуживания для всех стран во всех временных масштабах. Поэтому для достижения своих целей ВМО будет нуждаться в надежных научных руководящих указаниях и помощи со стороны Научно-консультативной группы экспертов и Совета по исследованиям», — сказал он.

Профессор Дьюб — ученый в области глобального изменения окружающей среды, она принимала участие в местных, региональных и международных исследовательских инициативах и руководила ими, применяя инновационные подходы для привлечения ресурсов и мотивации групп и объединяя естественные и социальные науки для решения экологических проблем, вызывающих серьезную обеспокоенность общественности, например деградация земель, изменение климата, экологические опасности и бедствия и другие. Профессор Дьюб является сопредседателем Научно-консультативного комитета в рамках Инициативы по климатическим исследованиям в целях развития для Африки (CR4D) и соредактором журнала «Current Opinion in Environmental Sustainability Journal» (Современные мнения в области экологической устойчивости).

«Я была приятно удивлена тем, что сначала меня назначили членом первой Научно-консультативной группы экспертов ВМО, а затем избрали на должность заместителя председателя, что еще более почетно. Эти события дают мне прекрасную возможность представлять глобальный Юг и, надеюсь, вдохновлять многих женщин. Я с нетерпением жду начала совместной работы с коллегами из Научно-консультативной группы экспертов и других органов ВМО в целях укрепления справедливости и расширени доступа к метеорологической науке и исследованиям в Регионах ВМО, а также принятия комплексного практического подхода к глобальной адаптации и повышению устойчивости», — сказала профессор Дьюб.

Ссылка: https://public.wmo.int/...

Истощение стратосферного озона в период 1979-2010 гг. привело к небольшому уменьшению содержания озона в тропосфере в течение этого периода, несмотря на увеличение его образования в результате антропогенных выбросов.

Озон играет важную роль в атмосферной химии. Озоновый слой планеты, существующий в основном в стратосфере на высотах от 15 до 35 километров, поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца, тем самым защищая её поверхность. Тем не менее, озон также находится и в тропосфере, где он ведёт себя больше как парниковый газ и способствует глобальному потеплению. Концентрации озона в тропосфере определяются совокупным действием переноса из стратосферы и его образования, вызванного антропогенными выбросами с поверхности.

В новом исследовании Гриффитс и др. (Griffiths et al.) смоделировали химию озона в тропосфере и стратосфере в период 1979- 2010 гг. с использованием унифицированной модели Метеорологического бюро Великобритании с учётом данных о выбросах, исторических метеорологических условиях и температуре поверхности моря. Учёные количественно оценили воздействие на тропосферный озон в течение этого времени как увеличения выбросов предшественников озона, так и потерь стратосферного озона в результате широко распространенного использования человеком хлорфторуглеродов (ХФУ), атмосферных загрязнителей, которые, как известно, ответственны за разрушение озонового слоя.

В целом, их результаты показывают, что образование озона в тропосфере из антропогенных источников увеличилось в течение периода исследования в связи с увеличением загрязнения, почти уравновешивающем уменьшение переноса озона из стратосферы в тропосферу: было обнаружено лишь небольшое сокращение содержания тропосферного озона. Однако в последнее время, между 1994 и 2006 годами, когда запреты на производство и использование ХФУ начали влиять на уровни стратосферного озона, модельные результаты показывают небольшое увеличение содержания тропосферного озона.

В связи с восстановлением озонового слоя, усилением ожидаемого в условиях изменения климата переноса озона из стратосферы в тропосферу и продолжающими расти во многих местах выбросами предшественников озона, учёные говорят, что их результаты подчёркивают важность изучения переноса озона из стратосферы в тропосферу - особенно в средних широтах весной, когда атмосферные условия способствуют такому нисходящему потоку озона.

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/tracking-tropospheric-ozone-since-1979

Глобальное потепление включает в себя изменения не только средней температуры воздуха, но также её изменчивости и экстремальных значений. Авторы используют метод отслеживания характеристик для исследования динамического вклада в температурные аномалии в северном полушарии при моделировании изменения климата в рамках проекта сравнения моделей CMIP5. Ими разработана простая теория, объясняющая, как колебания температуры и изменения асимметрии генерируются динамически из-за изменений градиента средней температуры, и демонстрирующая решающую роль региональных особенностей потепления в формировании чёткой реакции холодных и тёплых аномалий. Авторы также показывают, что изменения асимметрии должны быть приняты во внимание, в дополнение к изменениям дисперсии, чтобы правильно отразить прогнозируемый отклик изменчивости температуры. Представленные результаты свидетельствуют, что в ближайшие десятилетия мир может столкнуться не только с более тёплым средним климатом, но и с изменением вероятности появления температурных аномалий в этом климате.

 Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-020-0576-3